WO2018188025A1 - 继电器控制方法、控制电路及处理器 - Google Patents

继电器控制方法、控制电路及处理器 Download PDF

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刘光林
吴志明
沈礼胜
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深圳和而泰智能控制股份有限公司
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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    • HELECTRICITY
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    • H01H47/02Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay

Abstract

一种继电器控制方法、控制电路及处理器。该控制方法包括:获取继电器切换工作状态时的工作状态切换时间及电源信号(810);根据所述工作状态切换时间及电源信号确定控制继电器切换工作状态的延时时间(820);根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换(830);所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。基于处理器的控制方式,无需使用半导体开关及延时线路,减少了所需的硬件成本,具有较高的可靠性。

Description

继电器控制方法、控制电路及处理器 技术领域

本发明涉及继电器技术领域,特别是涉及一种继电器控制方法、控制电路及处理器。

背景技术

继电器是一种应用广泛的电子控制器件。其具有控制系统和被控系统,通常应用于自动控制电路中。继电器是一种使用较小的电流(控制系统)去控制较大电流(被控系统)的“自动开关”。

由于继电器控制被控系统的接通或者断开是采用金属片作为接触点。因此,在继电器执行吸合或者释放动作时会产生电弧。该触点电弧会引起金属的迁移和氧化,使触点表面变得粗糙,引起触点接触不良或释放不开的现象,影响继电器的使用寿命。

现有使用半导体开关与继电器并联或者串联的技术方案,减少动作过程中的触点电弧的产生。其中的一些技术方案将半导体开关与继电器并联构成导通及断开的执行部分。通过这种方式使半导体开关与继电器同时动作来控制被控系统的通断。

还有另一些技术方案将继电器的线圈与半导体开关的控制部分串联,由于半导体开关的启动速度和灵敏度均高于继电器。因此,当两者同时被输入或者断开控制信号,继电器与半导体开关的导通或者断开会存在时差,从而减少电弧的产生。

在实现本发明过程中,发明人发现相关技术存在以下问题:在第一种并联的技术方案中,为了错开半导体开关与继电器的导通时间,需要附加电子或机械式延时线路。这样的延时线路容易影响继电器控制的时效性及可靠性,同时也增加了产品的成本。而在第二种串联的技术方案中,当通过继电器线圈的电流断开时,由于线圈的储能作用,会在线圈 两端产生反向偏置电压。这样的反向偏置电压会影响半导体开关的控制部分,使其快速断开。因此,这样的方案也需要一个以电容为主的延时电路,才能避免继电器接触点在断开时产生电弧。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是:避免继电器的状态切换时刻与控制信号输出时刻之间存在时间差,导致继电器状态切换时产生电弧,影响继电器寿命。

为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种继电器控制方法。该方法包括:

获取继电器切换工作状态时的工作状态切换时间及电源信号;

根据所述工作状态切换时间及电源信号,确定控制继电器切换工作状态的延时时间;

根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换;

所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。

为解决上述技术问题,本发明另一实施例提供一种处理器。该处理器包括:信号输入端口,用于获取继电器的工作状态切换时间以及电源信号;运算单元,用于根据所述工作状态切换时间及电源信号确定控制继电器切换工作状态的延时时间;信号输出端口,用于根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻,完成继电器工作状态的切换;所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。

为解决上述技术问题,本发明又一实施例提供一种继电器控制电路,其包括:检测电源信号的电源过零检测电路,检测反映继电器工作状态的电压信号的继电器检测电路,以及处理器;

所述处理器用于:获取所述电源过零检测电路检测得到的电源信号 以及所述继电器检测电路检测得到的反映继电器工作状态的电压信号;根据所述电源信号及电压信号确定继电器的工作状态切换时间,并根据所述工作状态切换时间及电源信号,确定控制继电器切换工作状态的延时时间;再根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号,控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换;

所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。

本发明实施例的控制方法中,基于具有运算能力的处理器(如单片机),根据采集相应的信号计算对应的延时时间,并延时输出控制信号来控制继电器在零点切换继电器的工作状态(吸合或者释放),减少继电器的动作过程中触点电弧的产生,延长继电器的使用寿命。这样基于处理器的控制方式,无需使用半导体开关及延时线路,减少了所需的硬件成本,具有较高的可靠性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的继电器控制电路的示意图;

图2为本发明另一实施例提供的继电器控制电路的示意图;

图3为本发明实施例提供的继电器控制方法的方法流程图;

图4为本发明实施例提供的检测时间范围为半个周期的时序图;

图5为本发明实施例提供的检测时间范围为一个周期的时序图;

图6为本发明实施例提供的延时时间的时序图;

图7为本发明实施例提供的上升沿/下降沿的时间差的时序图;

图8为本发明另一实施例提供的继电器控制方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

在继电器的控制中,理想的目标是在被控系统的电压过零点(即电源零点时刻)时控制继电器执行动作,如闭合或者释放。在此时,继电器的触点断开或者导通时电流最小,不会因继电器动作而产生触点电弧。因此,控制继电器在过零点或者接近过零点时吸合或者释放,由此可以避免触点电弧的发生,延长继电器的使用寿命。触点的实际闭合或者断开时刻越接近零点,产生的触点电弧越少。

但由于线圈充电或者其它的影响因素,继电器的控制信号与实际的切换动作之间具有一定的延时时间。即发送控制信号,控制继电器吸合或者释放的时刻与继电器实际吸合或者释放的时刻不相同,具有一定的时差。

惯常的,这样的时差可以被称为“吸合时间”或者“释放时间”。在本发明实施例中,为陈述简便,以“工作状态切换时间”这样的术语表示上述吸合时间或者释放时间。

其中,吸合时间是指继电器线圈开始上电(即控制信号的发送时刻)到触点开始导通所经历的时间,不包括触点反弹。释放时间是指继电器线圈开始掉电(即控制信号的发送时刻)到触点断开所经历的时间,不包括触点反弹。吸合时间和释放时间均为继电器的主要参数之一,不同规格的继电器可能具有不同的吸合时间或释放时间。

由于在继电器规格书中描述的吸合时间或者释放时间仅是一个估计值或者参考值。因此,将其应用于继电器控制,使其触点能够准确的在过零点时刻导通或者断开是不足够的。

本发明实施例提供的继电器控制电路基于获得准确的吸合时间/释放时间的目标,可以与与任何合适类型或者规格的继电器配合使用,如动合型继电器、动断型继电器或者转换型继电器,还可以是具有不同功率的继电器,如大功率继电器;或者接收不同类型的控制信号的继电器, 如电磁继电器。

图1为本发明实施例提供的继电器控制电路的应用场景。如图1所示,包括:由输入电源AC、负载、继电器RLY、电源过零检测电路100、继电器检测电路200、处理器300以及切换控制电路400。

输入电源AC及负载为继电器RLY的被控系统,继电器RLY吸合后,被控系统导通;继电器RLY释放后,被控系统断开。

电源过零检测电路100的取样端IN1设置在输入电源AC上,用以检测输入电源AC的电源信号。继电器检测电路200的取样端IN2通过继电器RLY的触点接地。由此,在继电器RLY的触点闭合时,继电器检测电路200的接地,输出低电平信号。而在继电器RLY的触点断开时,继电器检测电路200与电源过零检测电路100的取样端等效,均为采集输入电源AC的电源信号。

所述电源过零检测电路100以及继电器检测电路200具体可以是任何合适,采集电路中某点(取样端)的电压信号变化情况的检测电路。该检测电路可以采取多种不同类型的检测电路方案,例如整型电路。所述电源过零检测电路100和继电器检测电路200可以使用相同或者相类似的检测电路,或者采用不相同的电路结构。

该电源过零检测电路100或者继电器检测电路200还可以根据实际情况增加或者减少一些功能电路单元。所述电源过零检测电路100或者继电器检测电路200可以输出模拟信号或者数字信号。

所述切换控制电路400具体可以采用任何合适的,用以接收处理器发送的控制信号(如高电平或低电平)并据此控制继电器释放或者吸合的控制电路,如常用的基于三极管的控制方案或者基于比较器/集成运放等的控制方案。

例如,图1为本发明实施例中提供的用以实现上述控制功能的切换控制电路400。如图1所示,所述控制电路400包括:第一三极管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6以及第五二极管D5。

第一三极管Q1的发射极接地。第一三极管Q1的基极通过第六电阻R6接地,还通过第五电阻R5与处理器300的控制信号输出端31连接。 第一三极管Q1的集电极与第五二极管D5的负极连接。第五二极管D5的正极施加预定直流电压VCC。所述继电器RLY两端分别与第五二极管D5连接。

在实际应用过程中,当处理器300的输出端31输出高电平时,继电器的线圈上电,触点闭合。而当处理器300的输出端32输出低电平时,继电器的线圈掉电,触点断开。

处理器300与所述电源过零检测电路100以及继电器检测电路200连接,接收电源过零检测电路100以及继电器检测电路200输出端输出的信号(如具有一定周期的方波)。所述处理器300还可以对接收的电平信号执行预定的运算或者变换,用以计算继电器实际的吸合时间或者释放时间。

所述处理器300根据计算获得的吸合时间或者释放时间,在特定的时刻输出控制信号。输出的控制信号通过所述切换控制电路400,从而控制继电器吸合或者释放。惯常的,控制信号经过切换控制电路400的时间相较于继电器的吸合时间或者释放时间很短,可以忽略不计,认为处理器300输出控制信号的时刻即为继电器的线圈上电时刻或者线圈掉电时刻。在另一些实施例中,还可以采用其它任何合适类型的切换控制电路400,或者将其整合到处理器300中,作为处理器300的其中一个功能模块。

所述处理器300具体可以是任何合适的,具有一定运算能力,能够执行逻辑运算的分立式元件组成的电路或者集成电路,例如各种类型的单片机、单/多核心处理器、微处理器等。该处理器300还可以包括一个或者多个存储有可执行计算机指令的存储介质。处理器300调用该可执行计算机指令以执行对应的逻辑运算过程。

图2为本发明实施例提供的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200的电路原理图。在本实施例中,所述继电器检测电路200和电源过零检测电路100采用相同的电路结构,为陈述简便,以下以电源过零检测电路100为例进行详细描述。

如图2所示,所述电源过零检测电路100为整型电路,用于将正弦 波整型为方波。该电路100包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1以及输出端OUT1。

所述第一电阻R1一端与电源过零检测电路的取样端IN1连接。所述第一电阻R1另一端与第二电阻R2连接;所述第二电阻R2的另一端分别与第一二极管D1的负极以及第二二极管D2的正极连接。

所述第一二极管D1的正极施加有预设的电压V(具体根据实际情况设置,如+5V),所述第二二极管D2的负极接地。所述第二电阻R2的另一端还通过第一电容C1接地;所述第一电容C1非接地的一端形成输出端OUT1,输出具有预定周期的方波。所述预设的,施加在第一二极管D1的电压V可以确定输出的方波的参数。在实际使用过程中,还可以使用其它合适的检测电路实现电源信号的检测,如基于比较器/运算放大器的交流电过零信号检测电路或者结合光耦的检测电路或者其它合适的过零信号检测方案。

本领域技术人员可以理解的是,根据本发明实施例公开的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200的功能的描述(如将正弦波整型为方波、过零检测),可以结合实际情况,对其具体的功能电路模块可以进行调整、更改或者替换。这样的调整、更改或者替换获得的技术方案均属于本发明公开的范围。

在本实施例中,所述电源过零检测电路100以及继电器检测电路200的取样端分别可以采用如图1所示设置,分别用于获取电源信号以及用以反映继电器工作状态的电压信号。

如图1所示,电源过零检测电路100的取样端设置在输入电源AC上,经过整型后,输出特定周期的方波信号,例如图4或图5所示的周期为20ms的方波信号S1。继电器检测电路200通过继电器触点接地,在继电器触点断开时,继电器检测电路200输出的电压信号S2与过零检测电路输出的电源电压信号相同,例如图4所示的周期为20ms的方波信号。而在继电器触点闭合时,继电器检测电路200的取样端则被拉低至低电平(即图4或图5所示的低电平状态)。

由此,处理器300一方面可以通过判断继电器检测电路200输出的 电压信号是否与电源过零检测电路100输出的电源信号相同而判断继电器的工作状态(吸合或者释放),并确认工作状态的切换时刻(即触点实际断开或者吸合的时刻)。另一方面,处理器300还可以通过记录控制信号的输出时刻,作为继电器线圈上电时刻或者线圈掉电时刻。最后根据输出时刻和工作状态切换时刻计算继电器实际的吸合时间和释放时间(即工作状态切换时间)。

应当说明的是,以上处理器300计算吸合时间和释放时间的过程描述仅为示例性的原理描述。本领域技术人员可以根据实际实施例应用的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200的电路结构,对处理器300执行的过程进行适应性的调整,增加或者减省一些步骤。

在上述继电器切换工作状态时的工作状态切换时间计算完毕后,可以通过如下方式对继电器进行控制:

如图8所示,该方法包括如下步骤:

810:获取继电器切换工作状态时的工作状态切换时间及电源信号。在本实施例中,该电源信号可以是正弦波信号,也可以是其它类型的周期信号,电源零点以一定的周期出现。

820:根据所述工作状态切换时间及电源信号,确定控制继电器切换工作状态的延时时间。

830:根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成继电器工作状态的切换。其中,所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。

以下结合具体实施例,对图8所示的继电器的控制方法进行详细描述。图3为本发明实施例提供的继电器控制方法的方法流程图。本实施例提供继电器控制方法基于图2中所示的继电器控制电路进行配置。

如图3所示,所述控制方法可以包括两个阶段,第一阶段为检测阶段,用以计算确定各个用于继电器控制的必需参数,如吸合时间、释放时间、电源信号。第二阶段为控制阶段,用以根据检测阶段获得的必需参数(如吸合时间、释放时间),计算确定控制信号的输出时刻,令继电器在电源零点时刻吸合或者释放。

以下结合图4所示的信号变化时序图,具体说明检测阶段的步骤。

1)根据图2所示的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200,可以获取电源信号S1以及电压信号S2(步骤301)。如上所述,在本实施例中,图4所示的电源信号S1可以为周期20ms的方波信号,电压信号S2在随继电器的工作状态变化而发生对应的改变(即吸合时被拉低到低电平,释放时电压信号S2和电源信号S1相同)。

2)在特定的时刻,处理器300输出控制信号,控制继电器吸合或者释放(步骤302)。在本实施例中,由图4所示的控制信号S3表示。其中,控制信号S3为高电平时,表示处理器300输入继电器吸合的控制信号。而控制信号S3为低电平时,表示处理器300输出继电器释放的控制信号。

在本实施例中,检测阶段的目标为根据上述电源信号S1、电压信号S2以及控制信号S3计算吸合时间和释放时间,以下分别阐述吸合时间和释放时间的计算过程。

吸合时间计算:

2-1)基于图2所示的过零检测电路100以及继电器检测电路200,以电源信号S1上升沿为起点,输出吸合的控制信号(此时时刻为T1)。在半个周期内(10ms),当电压信号S2从高电平变为低电平时,表示此时的电压信号S2被拉低至低电平。结合上述图2的控制电路的描述,可以认为在拉低至低电平的时刻T2为继电器的触点闭合时刻。

因此,可以通过计算时刻T1和时刻T2之间的差值,获得精确的吸合时间T1-2(步骤303a)。

释放时间计算:

2-2)基于图2所示的过零检测电路100以及继电器检测电路200,以电源信号S1上升沿为起点,输出释放的控制信号(此时时刻为T3)。在半个周期内(10ms),当电压信号S2从低电平变为高电平时,表示此时的电压信号S2与电源信号S1相同。结合上述图2的控制电路的描述,可以认为在变为至高电平的时刻T4为继电器的触点释放时刻。

因此,可以通过计算时刻T3和时刻T4之间的差值,获得精确的释 放时间T3-4(步骤303b)。

如图4所示,本实施例中描述的方法是建立在所述继电器的吸合时间及释放时间均在10ms(半个方波周期)以内的假设上。而在一些实施例中,继电器的吸合时间或者释放时间可能超出半个方波周期,如15-18ms。由此,需要对上述步骤进行相应的调整,以满足各类型继电器的检测。

以下结合图5所示的信号时序图,对超出半个方波周期的吸合时间以及释放时间的计算步骤进行具体说明。

吸合时间计算:

2-3)基于图2所示的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200,以电源信号S1下降沿为起点,输出吸合的控制信号(此时时刻为T1)。在同一个周期内,当电压信号S2从高电平变为低电平时,表示此时的电压信号S2被拉低至低电平。结合上述图2的控制电路的描述,可以认为在拉低至低电平的时刻T2为继电器的触点闭合时刻。

因此,可以通过计算时刻T1和时刻T2之间的差值,获得精确的吸合时间T1-2

释放时间计算:

2-4)基于图2所示的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200,以电源信号S1下降沿为起点,输出释放的控制信号(此时时刻为T3)。在同一个周期内,当电压信号S2从低电平变为高电平时,表示此时的电压信号S2与电源信号S1相同。结合上述图2的控制电路的描述,可以认为在变为至高电平的时刻T4为继电器的触点释放时刻。

因此,可以通过计算时刻T3和时刻T4之间的差值,获得精确的释放时间T3-4

结合图4和图5所示的信号时序图以及描述,本领域技术人员可以理解的是:在待检测吸合时间/释放时间为半个周期(10ms)内时,应当在电源信号S1的上升沿输出控制信号进行检测。而在待检测吸合时间/释放时间为一周期(10ms-20ms)内时,应当在电源信号S1的下降沿输出控制信号进行检测。

上述调整是基于电源信号S1的为具有一定周期的方波这样的特性所决定。在上述计算方法中的目标在于确定继电器的工作状态切换时刻(如T2或者T4)。根据图2所示实施例的描述,该工作状态切换时刻是继电器检测信号S2发生变化的时刻。而判断变化是否发生的标准为电源信号S1。

因此,如图4和图5所示,本领域技术人员可以明确的获知:在使用图2所示的电源过零检测电路100以及继电器检测电路200时,存在着只有继电器的工作状态切换时刻发生在电源信号S1的高电平时段内,才可以被检测出来的限制(若工作状态切换时刻发生在低电平时段,触点的闭合或者断开表现为低电平,无法被检测)。

本领域技术人员可以根据这样的限制,基于不同继电器的吸合时间/释放时间的估计值,来调整控制信号的输出时刻或者对图3提供的控制方法进行相适应的调整,例如,可以根据该限制,进一步推导出:当吸合时间/释放时间属于方波的半个周期的奇数倍(0ms-10ms,或者30ms-40ms)时,需要在上升沿输出控制信号,当吸合时间/释放时间属于方波的半个周期的偶数倍(如20ms-30ms,40ms-50ms)时,需要在下降沿输出控制信号的调整原则,从而将图3所示的实施例提供的控制方法推广至所有类型的继电器中应用。

所述继电器的吸合时间/释放时间的估计值可以通过前期的实验或者规格书或者其它任何合适的方式予以确定,为本领域技术人员所熟知。

请继续参阅图3,在计算获得所述精确的吸合时间/释放时间后,处理器300可以据此执行后续的控制阶段的步骤,用以控制继电器的吸合/释放。在控制阶段,所述控制方法的目标在于令触点的闭合或者断开发生在零点时刻。

以下结合图6所示的时序图,详细陈述控制继电器工作状态切换(吸合/释放)的方法。

继电器吸合控制:

3-1)通过如下算式计算第一延时时间D1(步骤304a):

D1=nT-Tp      (1)

其中,nT表示检测时间范围,T表示电源信号的半个周期,n为大于等于1的正整数,Tp表示吸合时间。

3-2)以目标吸合时刻为起始点(即过零点),在延时所述第一延时时间后,输出第一控制信号,控制继电器吸合(步骤305a)。

如图6所示,在电源信号S1中,过零点T0周期性的出现。在保证第一延时时间与吸合时间之和为半个周期的正整数倍的情况下(算式1的变型),若以某个过零点作为起始时刻,延时通过算式(1)计算的延时时间后,能够保证继电器在下n个出现的过零点T0吸合(触点闭合)。

上述的原理描述事实上是建立在吸合时间不会发生改变的前提上的。在一些实施例中,考虑到吸合时间在使用过程中可能出现的微小变化,在获得这样的变化趋势信息或者变化相关信息的情况下,还可以根据该变化相关信息进行调整,基于类似于负反馈的原理以保证继电器在过零点或者接近过零点的位置动作。

继电器释放控制:

3-3)通过如下算式计算所述第二延时时间D2(步骤304b):

D2=nT-To

其中,nT表示检测时间范围,T表示电源信号的半个周期,n为大于等于1的正整数,To表示释放时间。

3-4)以目标释放时刻为起始点(即过零点),在延时所述第二延时时间后,输出第二控制信号,控制继电器释放(步骤305b)。

与上述3-1)和3-2)相类似的,释放控制也可以基于相同的原理以及分析过程,用以确保继电器在过零点或者接近过零点的位置动作,触点断开。

如以上分析过程中所描述,在上述实施例是基于继电器在使用过程中的吸合时间和释放时间不会发生改变的前提。而在实际使用过程中,随着使用时间的推移或者电路实际运行状态的变化,吸合时间/释放时间发生变动是更为常见的情形。

本发明另一实施例提供的可以适用于工作状态切换时间变化的情况的继电器控制方法。以下结合图7所示的时序图对本实施例的控制方 法进行详细阐述:

在本实施例中,初次继电器控制与图3所示的控制方法相同,处理器300在计算获得的特定时刻输出控制信号。而在处理器300输出用于控制继电器释放或者吸合的控制信号以后,处理器300继续监测电源信号S1以及电压信号S2,并通过比较电源信号S1以及电压信号S2之间的电平变化,确定触点的断开或者闭合的时刻(即继电器工作状态切换时刻)。由此,可以计算工作状态切换时刻与电源零点时刻之间的误差时间。然后,根据误差时间对延时时间进行调整,反馈控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换。其中,所述调整后的延时时间与所述工作状态切换时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。

以下以图7所示的时序图为例分别详细描述:

4-1)继电器的触点闭合时刻与过零点之间存在时间差:

首先,如图7所示,在这种情况下,处理器300检测电压信号S2下降沿D2与电源信号S1下降沿D1相比是否存在时间差。

如上实施例所描述,理想的控制结果是电压信号S2下降沿D2与电源信号S1下降沿D1重合,亦即在过零点时触点闭合。但受到现实应用中各种因素的影响,如计算获得的精确的吸合时间发生了改变,电压信号S2下降沿D2与电源信号S1下降沿D1无法重合的情况更为常见。在此,用Z表示电压信号S2下降沿与电源信号S1下降沿的之间的时间差。

然后,处理器300在下一次发送控制信号,控制继电器吸合时,在吸合时间的基础上,结合考虑该时间差Z从而调整延时时间,达到触点闭合在零点的控制目标。亦即,通过如下算式计算延时时间D′1

D′1=nT-Tp-Z        (3)

其中,nT表示检测时间范围,T表示电源信号的半个周期(或过零点出现的周期),n为大于等于1的正整数,Tp表示吸合时间,Z表示时间差。

在实际的检测过程中,延时时间即可以缩短也可以延长,因此,该时间差既可以是延迟闭合,也可以是提前闭合。为了描述简便,在算式(3)中,可以将延时闭合设置为所述时间差的正方向。这样的,对于 为提前闭合的情况,则通过时间差的负数来表示。

最后,处理器300在发送下一个控制信号,以某个过零点为起始时刻,延时通过公式(3)计算获得的延时时间D′1后输出控制继电器吸合的控制信号。

4-2)继电器的触点释放时刻与过零点相比有延时:

首先,如图7所示,在这种情况下,处理器300检测电压信号S2上升沿U2与电源信号S1上升沿U1相比是否存在时间差。

如上实施例所描述,理想的控制结果是电压信号S2上升沿U2与电源信号S1上升沿U1重合,亦即在过零点时触点断开。但受到现实应用中各种因素的影响,电压信号S2上升沿与电源信号S1上升沿无法重合的情况更为常见。在此,用D表示电压信号S2上升沿与电源信号S1上升沿的之间的时间差。

然后,处理器300在下一次发送控制信号,控制继电器释放时,在释放时间的基础上,结合考虑该时间差D从而调整延时时间,达到触点在零点断开的控制目标。亦即,通过如下算式计算延时时间D′2

D′2=nT-Tp-D      (4)

其中,nT表示检测时间范围,T表示电源信号的半个周期,n为大于等于1的正整数,Tp表示释放时间,D表示时间差。

与上述相类似的,在实际的检测过程中,延时时间即可以缩短也可以延长,为了描述简便,在公式(4)中,可以将延迟断开设置为所述时间差的正方向。这样的,对于提前断开的情况,则通过负的时间差来表示(如-1s)。

最后,处理器300在发送下一个控制信号,以某个过零点为起始时刻,延时通过公式(4)计算获得的延时时间D′2后输出控制继电器释放的控制信号。

上述步骤4-1)和步骤4-2)能够根据在先的继电器吸合或者释放时刻与过零点之间的偏差值(即时间差D或者时间差Z),调整下一次的延时时间。这样的反馈调节机制,能够及时的根据继电器的实际的吸合 时间/延时时间的变化,相对应的调节延时时间。

在上述的反馈调节机制中,延时时间经过调整、更新以后,每次因继电器吸合时间/释放时间的变化产生的误差能够被消除,不会继续累积导致整体继电器控制失效,无法实现理想的控制效果。

应当说明的是,上述步骤4-1)以及步骤4-2)的反馈调节机制可以以任何合适的频率执行,在一些实施例中,可以在每一次的控制信号发送时执行该反馈调节步骤,最大程度的保证触点断开或者闭合发生在过零点。在另一些实施例中,还可以是间隔预定的时间或者间隔预定的控制信号发送次数执行步骤4-1)或者4-2),这样间隔执行的方式,能够避免降低处理器300消耗的运算量,在吸合时间或者释放时间变化较小的场景中,这样的方式的工作效率更高。

如以上实施例所描述的,在本发明实施例提供的继电器控制方法中的检测阶段的具体步骤是由具体设置的电源信号以及电压信号的采集电路所决定的。本领域技术人员可以理解的是,继电器控制方法中的检测阶段与控制阶段是两个相互独立的技术方案,检测阶段的目标在于输出继电器的吸合时间以及释放时间,供控制阶段使用。

因此,在一些实施例中,处理器300也可以直接获取吸合时间以及释放时间信息,并据此采用以上实施例中描述的方法,控制继电器的触点在过零点断开或者闭合。在另一些实施例中,也可以采用任何合适的方式获取继电器的吸合时间以及释放时间,供控制阶段使用,处理器300可以仅执行控制阶段的方法步骤,也可以执行检测阶段的方法步骤。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围, 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

  1. 一种继电器控制方法,其特征在于,包括:
    获取继电器切换工作状态时的工作状态切换时间及电源信号;
    根据所述工作状态切换时间及电源信号,确定控制继电器切换工作状态的延时时间;
    根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成继电器工作状态的切换;
    所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。
  2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
    监测继电器工作状态切换时刻与电源信号的电源零点时刻之间的误差时间;
    根据所述误差时间调整所述延时时间,得到调整后的延时时间;
    则,根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换,具体包括:根据所述工作状态切换时间、调整后的延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换;
    所述调整后的延时时间与所述工作状态切换时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。
  3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取继电器切换工作状态时的工作状态切换时间,具体包括:
    输出用于控制继电器切换工作状态的控制信号;
    确定继电器的工作状态切换时刻;
    根据所述控制信号的输出时刻与所述工作状态切换时刻,得到所述工作状态切换时间。
  4. 根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述确定继电器的工作状态切换时刻,具体包括:
    以所述电源信号为标准,判断继电器是否切换工作状态;
    在所述继电器切换工作状态时,获取所述继电器的工作状态切换时 刻。
  5. 一种处理器,其特征在于,包括:
    信号输入端口,用于获取继电器的工作状态切换时间以及电源信号;
    运算单元,用于根据所述工作状态切换时间及电源信号确定控制继电器切换工作状态的延时时间;
    信号输出端口,用于根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻,完成继电器工作状态的切换;
    所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。
  6. 根据权利要求5所述的处理器,其特征在于,所述信号输入端口还用于:监测继电器工作状态切换时刻与电源信号的电源零点时刻之间的误差时间;
    所述运算单元还用于:根据所述误差时间调整所述延时时间,得到调整后的延时时间;
    所述信号输出端口还用于根据所述工作状态切换时间、调整后的延时时间及电源信号控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换;
    所述调整后的延时时间与所述工作状态切换时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。
  7. 根据权利要求5所述的处理器,其特征在于,所述运算单元具体用于:
    输出用于控制继电器切换工作状态的控制信号;
    确定继电器的工作状态切换时刻;
    根据所述控制信号的输出时刻与所述工作状态切换时刻,得到所述工作状态切换时间。
  8. 根据权利要求7所述的处理器,其特征在于,所述运算单元具体用于:
    以所述电源信号为标准,判断继电器是否切换工作状态;在所述继电器切换工作状态时,获取所述继电器的工作状态切换时刻。
  9. 一种继电器控制电路,其特征在于,包括:
    检测电源信号的电源过零检测电路,检测反映继电器工作状态的电压信号的继电器检测电路,以及如权利要求5至8任一项所述的处理器;
    所述处理器用于:获取所述电源过零检测电路检测得到的电源信号以及所述继电器检测电路检测得到的反映继电器工作状态的电压信号;根据所述电源信号及电压信号确定继电器的工作状态切换时间,并根据所述工作状态切换时间及电源信号,确定控制继电器切换工作状态的延时时间;再根据所述工作状态切换时间、延时时间及电源信号,控制所述继电器在电源零点时刻完成工作状态的切换;
    所述工作状态切换时间与延时时间之和为所述电源信号的半个周期的正整数倍。
  10. 根据权利要求9所述的控制电路,其特征在于,所述电源过零检测电路为将获取的电源正弦波整型为方波的整型电路。
  11. 根据权利要求10所述的控制电路,其特征在于,所述整型电路包括:第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容以及输出端;
    所述第一电阻与电源过零检测电路的取样端连接;所述第一电阻另一端与第二电阻连接;所述第二电阻的另一端分别与第一二极管的负极以及第二二极管的正极连接;所述第一二极管的正极施加有预设的电压,所述第二二极管的负极接地;所述第二电阻的另一端还通过第一电容接地;所述第一电容非接地的一端形成输出端,输出具有预定周期的方波。
  12. 根据权利要求9所述的控制电路,其特征在于,所述电源过零检测电路的取样端与电源输入端连接,所述继电器检测电路的取样端通过继电器接地。
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